DE2848874A1

DE2848874A1 - Vorrichtung zum ermitteln der verschiebung eines optischen bildes

Info

Publication number: DE2848874A1
Application number: DE19782848874
Authority: DE
Inventors: Ken Utagawa
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1977-11-12
Filing date: 1978-11-10
Publication date: 1979-05-17
Also published as: US4218623A; DE2857899A1; DE2848874C2; FR2408840A1

Description

PArENTANWALrE-. A. GRÜNECKER

H. KlNKELCiEy

ClR IMl

W. SfOCKMAlF?

DR ING. A*6 CALITCiIJ

K. SCHUMANN

DRBERMAf ΙΛΡΙ,ΛΓί-ϊ

P. H. JAKC)EJ

TTIHL. ΠΙ

α. ESEfZOLD

8 MUNCMEITJ '22

(LlANSrFiAjJ= 4-3

PH 13 275

Vorrichtung zum ErmltteLn der Verschiebung eines optischem Bildes

Die Erfindung beatrifft eine Vorrichtung zum ErmitteLn der relativen Verschiebung eines optischen Bildes auf einer Reihe von Lichtempfindlichen Elementen in Form einer Phauendmierurig eines elektrischen Ausgangssignals, das auf «lern AutjgangssLgnal der Reihe der lichtempfindlichen Elemente basieirt, und insbesondere eine Vorrichtung zum Umwände in des optischen Bildes auf der Reihe von lichtempfindlichen Elementen in ein elektrische;; SignaL, das die Beideutung eines zweidimeii.» Lon.ilen Vektors ha^ und zum Ermitteln der reLatlven Verschiebung des optischen Bildes als Pha.'senänderung des Vektors.

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TELEFON (OSO) 323863 TELEX OO--JO38O TELEGRAMME ΜΟΝΛΡΑΓ TELEKC)PIEHEIt

Die Ermittlung der Verschiebung eines optischen Bildes eines Gegenstandes relativ zu einer Reihe von lichtempfindlichen Elementen erlaubt die Messung der Bewegung und Geschwindigkeit eines Gegenstandes und erlaubt es, zwischen dem Fokussieren und Defokussieren einer Fokussierungslinse zu unterscheiden, wie es in der US PS 4 oo2899 dargestellt ist.

Nach der Fourier-Transformation der Verschiebung im Raum, wie es in "Introduction to Fourier Optics"J.W. Goodman, McGraw-Hill dargestellt ist, führt die Verschiebung einer Funktion im Raum zu einer linearen Phasenverschiebung im Frequenzbereich. Die Fourier-Transformierte Io(k) eines optischen Bildes I(xj^bezüglich der Raumfrequenz k ist gegeben

/ikx
I(k) · e dx. Dabei ist dann, wenn das

optische Bild I(x) um h verschoben ist die Four ier-rr ans-

/j Vv —"5 Vh

I(x + h)e dx = e Io (k).

Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, daß aus der Kenntnis des Phasenausdrucks kh der Fourier-Transformierten eines optischen Bildes die Kenntnis der Größe der Verschiebung h des optischen Bildes folgt.

Bei dieser Darstellung ist weiterhin darauf zu achten, daß der Integrationsbereich von - *° bis + ·· geht.

Wenn jedoch versucht wird, eine gegebene Fourier-Transformierte nämlich einen gegebenen Raumfrequenzanteil eines optischen Bildes unter Verwendung einer Reihe von lichtempfindlichen Elementen zu erhalten,kann die Verschiebung des optischen Bildes aus dieser Phasenänderung der Fourier-Transformierten nicht ermittelt werden, wenn das optische Bild eine spezielle Lichtverteilung hat, da die Länge der Reihe der optischen Elemente nicht gleich unendlich sondern endlich ist.

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Durch die Erfindung wird eine Vorrichtung zum Ermitteln der Verschiebung eines optischen Bildes geliefert, die die relative Verschiebung eines optischen Bildes auf einer Reihe von lichtempfindlichen Elementen als Phasenänderung eines elektrischen Ausgangssignals unabhängig von der Lichtverteilung des optischen Bildes ermitteln kann.

Dazu weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ermitteln der Verschiebung eines optischen Bildes durch ein das Bild erzeugendes optisches System in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zur optischen Achse des optischen Systems eine Reihe von lichtempfindlichen Elementen, die aus einer Vielzahl von lichtempfindlichen Elementen" besteht, die in der Bildebene oder in der Nähe der Bildebene des optischen Systems angeordnet sind, das das Bild erzeugt, eine Einrichtung, die ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt, das auf die Verschiebung des optischen Bildes in der Richtung der Anordnung der lichtempfindlichen Elemente nach Maßgabe der Ausgangssignale der lichtempfindlichen Elemente der Reihe eine Phasenverschiebung zeigt, eine Einrichtung, die den Beitrag der Ausgangssignale der Anzahl der lichtempfindlichen Elemente, die sich in der Nähe der gegenüberliegenden Enden der Reihe befinden, am elektrischen Ausgangssignal herabsetzt, und eine Detektoreinrichtung auf;, die die Verschiebung des optischen Bildes aus der Phaseninformation des elektrischen Ausgangssignals der Einrichtung ermittelt, die das elektrische Ausgangssignal erzeugt.

Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert:

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Figur 1 zeigt in einem Blockschaltbild den Grundaufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ermitteln der Verschiebung eines optischen Bildes.

Figur 2a, 2b und 2c zeigen die Beziehung zwischen einer Reihe von lichtempfindlichen Elementen und dem darauf befindlichen optischen Bild.

Figur 3 und 4 zeigen Vektordiagramme.

Figur 5 zeigt in einem Blockschaltbild ein erstes Ausführungsbeispxel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Figur 6 und 7 zeigen die Wellenformen der beim ersten Ausführungsbeispiel auftretenden Signale.

Figur 8a und 8b zeigen in Draufsichten Abwandlungsformen der Reihe der lichtempfindlichen Elemente bei dem ersten Ausführungsbeispxel.

Figur 9 zeigt in einem Blockschaltbild ein zweites Ausführungsbeispxel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Figur 1o bis 12 zeigen die Wellenformen der beim zweiten Ausführungsbeispxel auftretenden Signale.

Figur 13 zeigt in einer grafischen Darstellung die Lichtdurchlässigkeitsverteilung eines Filters beim zweiten Ausführungsbeispxel.

Figur 14 zeigt in einem Blockschaltbild einen speziellen Aufbau der Modulatorschaltung bei dem zweiten Ausführungsbeispxel.

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Figur 15 zeigt in einem Blockschaltbild ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Figur 16 zeigt das Schaltbild des dritten Ausführungsbeispiels .

Figur 17 zeigt in einem Schaltbild eine Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels.

Figur 18 zeigt in einer grafischen Darstellung den Gewinnungsgrad der Fourier-Komponente, nämlich der Raumfrequenzkomponente des optischen Bildes bezüglich der verschiedenen Raumfrequenzen.

Figur 19 zeigt in einer Draufsicht eine Reihe von lichtempfindlichen Elementen bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Figur 2oa und 2ob zeigen die Beziehung zwischen der herkömmlichen Elementenreihe und dem darauf befindlichen optischen Bild und dem Vektor jeweils.

Figur 21a und 21b sind Figur 2oa und 2ob ähnliche Ansichten.

Figur 22a und 22b zeigen die Beziehung zwischen der Elementenreihe gemäß der Erfindung und dem darauf befindlichen optischen Bild und dem Vektor jeweils.

Figur 23a und 23b sind den Figuren 22a und 22b ähnliche Ansichten.

Figur 24 bis 27 zeigen in Draufsichten abgewandelte Formen der Elementereihe von Figur 19.

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Figur 28 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer zylindrischen Linse.

Wie es in Figur 1 dargestellt ist, umfaßt eine Reihe 2 lichtempfindliche· Elemente 12 räumlich eindimensional angeordnete lichtempfindliche Elemente P1 bis P12, die in der Brennebene oder in der Nähe der Brennebene eines nicht dargestellten,ein Bild erzeugenden optischen Systems angeordnet sind. Wenn ein optisches Bild mit einer gegebenen Lichtverteilung auf dieser Reihe durch das optische System abgebildet wird, erzeugt jedes Element Pn (n=1...12) ein elektrisches Ausgangssignal f» das zur Intensität f des auftreffenden Lichtes in Beziehung steht. Das elektrische Ausgangssignal f kann beispielsweise proportional zur Intensität f des auftreffenden Lichtes oder proportional zum logarithmischen Wert der Intensität f sein. Aus Gründen der Zweckmäßigkeit sind die lichtempfindlichen Elemente P1 bis P12 dieser Reihe in drei Gruppen unterteilt, wobei die Elemente P1 bis P4 die erste Gruppe, die Elemente P5 bis P8 die zweite Gruppe und die Elemente P9 bis P12 die dritte Gruppe bilden. Die Intensität des auf das von links n-te lichtempfindliche Element der m-ten Elementengruppe fallenden Lichtes ist mit f bezeichnet, während das foto-

elektrische Ausgangssignal dieses Elementes mit f bezeichnet ist. Das Ausgangssignal f ^ra jedes lichtempfindlichen Elementes P wird über eine den Beitrag dieses Signals herabsetzende Einrichtung 4, die später beschrieben wird, einer Addiereinrichtung 6 aus vier Addierern, 6a, 6b, 6c und 6d zugeführt.

12 3

Der Addierer 6a addiert die Ausgangssignale f₁, f₁ und f₁ der ersten Elemente P1, P5, P9 der jeweiligen Elementegruppen, der Addierer 6b addiert die Ausgangssignale der zweiten Elemente P2, P6, P1o der jeweiligen Elementegruppen, der Addierer 6c addiert die Ausgangssignale der dritten Elemente P3, P7, P11 der jeweiligen Elementegruppen und der Addierer 6d addiert die

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Ausgangssignale der vierten Elemente P4, P8, P12 der jeweiligen Elementegruppen.Wenn elektrische Ausgangssignale erhalten werden sollen, die proportional zum logarithmischen Wert der Intensität, des Lichtes sind, wie es oben beschrieben wurde, können die Ausgangssignale der Addierer 6a bis 6d logarithmisch umgewandelt werden. Eine Vektoreinrichtung 8 weist Vektorschaltungen 8a, 8b, 8c und 8d auf, die die Ausgangssignale der Addierer 6a, 6b, 6c und 6d mit den Vektorgrößen e ' ^K ' ' , e ' '"S _e21»x(3/4)i _{und f;}2TTx(4/4)i _multlp_{liziert/ die um} 2iVx1/4 phasenverschoben sind.

12 3

Die Ausgangssignale f₁, f. und f₁ der ersten Elemente der jeweiligen Elementegruppen weiden somit mit der Vektorgröße e x( / J

12 3 multipliziert, die Ausgangssignale f„, f_ und f„ der zweiten

2 iTx (2/4) i

Elemente werden mit e multipliziert, die Ausgangssignale il, ti und f^ der dritten Elemente werden mit _β ^2ίΤχ(³/⁴)¹

12 3

multipliziert und die Ausgangssignale f., f. und f. der vierten

2 fl χ (4/4)i

Elemente werden mit e multipliziert. Eine Addierschaltung 1o addiert die Ausgangssignale 11 bis 14 der Vektorschaltungen 8a bis 8b.

Das Ausgangssignal IS der Addierschaltung 1o ist daher ein zusammengesetzter Vektor aus den Vektorausgangssignalen I₁ bis I. der Vekt.orschaltungen und kann mathematisch ausgedrückt werden als:

IS = Σ (Σ f^m . e^27rxin/4}i ) n=l m=l ⁿ

Das obige Beispiel bezog sich auf den Fall, bei dem die Anzahl der Elementegruppen drei beträgt und jede Gruppe vier lichtempfindliche Elemente hat. Wenn dieser Fall verallgemeinert wird, indem die Anzahl der Gruppen mit M und die Anzahl der Elemente in jeder Gruppe mit N bezeichnet wird, kann das oben erwähnte Ausgangssignal IS ausgedrückt werden als:

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Aus dieser Gleichung ist ersichtlich, daß d l.j zusammengesebzte Vektorausgangssignal IS eine Größe Lab, die zu einer bestimmten speziellem Fourier-Komponente, nämlich der R.iumfrequenz-Komponenbe der Lichtverbeiilung de:3 Bildes auf der Elementeinreihe 2 in Be» i iehung steht. Om heißt, daß dann, wenn die räuniLiche Länge; je;der Elementeijruppe d(nun) betragt, das Ausgangssignal IS der Fourier-Koinponente des oj)tlachen Bildes bezüglich der U.ium£re<iueiiz; I/d Zeilen/mm entspricht.

Durch eine Unterteilung der lieh beimpf indlichen Elemente der E leinen benreihe 2 in eine Vielzahl von Gruppen von Elementen und durch eine Multiplikation der Ausgangs.:;ignale aller Elemente der Reihe durch, eine vorbesbimmbe Vektorgröße derart, daß bezüglich der wechselseitigen Gruppen die Ausgarigssignale derjenigen Elemente jeder Gruppe!, «lie zur selben Position gehören, beispielsweise die fJigmle f., f., f. durch eine Vektorgröße mit derselben Phise_f beispielsweise ei muitiplLziert v/erden und bezüglLch deir einzelnen Gruppen die Aus-g lngssignale der Dleimeiiite in jeder Gruppe durch eine Vektorgröße multipliziert werden, dessen Phases progressiv in der Reihenfolge der Anordnung der Eleimente zu-oder abnimmt, kann eine bestimmte Fourier-Komponente, nämlich eine Fourier-Komponenbe bezüglich der Raumfrequenz des Kehrwertes der Längt; d der Elemenbengruppe als Ausg ingssignal IiJ deir Addiersch iltung Io abgeleibeb werden.

Im folgenden wird die Änderung des Ausgangssignals Π3 der Addierschalbung Io bebrachtet, wenn -das opbische BiLd auf der Eleinenbenreihej in Figur 1 um ei inen Beibrag verschobein v/ird, der e LiHMU Lichttiinpf indliohem IJlemenb entspric:ht.

20488'M . Ali-

Wenn das optisch« HLLd um ei inen Uetraq-, dor einem Element entspricht, η ich links verschoben ist, wird das Aus.jaiKjssignal cit2i3 lichtempfindlichen Elementes mit der Amplitude. E™ durch die» Vektorjröße e~ ^KIT~ ^L multipliziert, die um I/II vorbuchen mit deir L'h x-.m. vor der VergehLehuruf ph lueii verschoben iijt. I) i.j Au.jijari>j; ji^jnaL I¹S eier Addiernch ilturitj Io wird ilann:

	(	Cl	£^m
		Z	η

ti
- T.
iw L

L 2irxiO/lI) i
_L e.

HeL der obitjen DirütelLunj entspricht der zv/eite Aufdruck --f! ο ²¹¹⁵^t⁰/¹¹)¹ _>ltlf der rechten iJeite dem Licht f""| , du; auf d ι 5 ijiiij; iLnk.^c3 befLndiiche ELement Pl der ReLIm vor der Ver:3chLebun-j de:; optischen HiLde:; fieL und dan .sich innerhalb der Utiihe nach der Verschiebung de:; optischem ilildu.* beifindet. Der dritte Ausilruck £. · α" entspricht dem Aiujiiujis

ijiijn.ii E₁ ^H des «j üij: rechts befindüchen ElLementes Pl! der'

— flf· 1

UoLhei auftjrund des Eiichtes f. , d.ia nun aufgrund der Verschiebung de'3 optischen HiLdes auf das Element Pl 2 fällt. I)LeJ ClUiic'lnnnj (I) kann in ilt»r foltjenden Weise um« je schriebtm werde-n:

τ· - « -2itjc(1/H) L

In dieser Gleichung gibt der zweite Ausdruck in Klammern den Einfluß des Teiles des Bildes, der aufgrund der Verschiebung in die Elementenreihe gekommen ist/Und des Teiles des Bildes wieder, der aus der Reihe hinausgewandelt ist. Wenn dieser Ausdruck ausreichend und vernachlässigbai kleiner als der erste Ausdruck ist, ist der eiste Ausdruck nichts anderes als das Ausgangssignal IS vor der VeiSchiebung, so daß der Unterschied zwischen den Ausgangssignalen IS und I¹S der Addierschaltung 1o vor und nach der Verschiebung nur im Zusatz des Ausdruckes e ' zum Ausgangssignal IS besteht. Dataus ergibt sich, daß dann, wenn das Bild um eine Strecke seitlich abgewandert ist, die der Breite fjines Elementes entspricht, die Phase des Ausgangssignals IS dei Addierschaltung 1o um 2 Ti /N entsprechend der Ri chtung der seitlichen Verschiebung zu-oder abnimmt.

Während im vorhergehenden die Änderung der Phase des Ausgangssignals IS der Addierschaltung 1o aufgrund einer VeiSchiebung des oiitischen Bildes mathematisch dargestellt wurde, wird diese Änderung im folgenden bildlich anhand der Figuren 2 bis erläutert. Im folgenden umfaßt eine Elementegruppe, nämlich die Lange d einer Raumperiode_/acht lichtempfindliche Elemente ΙΊ bis P8, wie es in Figur 2a dargestellt, ist ,und wird das optische Bild betrachtet, das auf diese Elementegruppe projeziert wird. Die Ausgangssignale dieser acht lichtempfindlichen Elemente werden durch die Vektorschaltung mit. Vektorgrößen

2 T*

multipliziert, die jeweils der Reihe nach um —g— phasenverschoben sind.

Im folgenden sei angenommen, daß ein optisches Bild auf die acht lichtempfindlichen Elemente P1 bis P8 projeziert wird, wie es in Figur 2a dargestellt ist, das eine Lichtverteilung aufweist, wie sie durch eine ausgezogene Linie in Figur 2b

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wiedergegeben ist. und bei der die Beleuchtung des Elementes P3 groß und die Beleuchtung das Klement.es P4 kleiner ist, während die Beleuchtung der anderen III entente gleich Null ist. Dann sind die Ausgangssignale f.., f_? und f_ς bis f_R der lichtempfindlichen Elemente P1 , P2 und P5 bis P8 alle gleich Null und liefern nur die lichtempfindlichen Elemente P3 und P4 Ausgangssignale f_ und f. (f_ > f.) mit gegebenen Werten ungleich Null. Daher sind die Ausgangssignale 11 bis 18 der Vektorschaltungen, die den Ausgangssignalen f₁ bis f„ dieser lichtempfind-

±2 Ti x^ liehen Elemente entsprechen, gleich: 13 = f^e -g ,

14 = f_{4 e} ^l2Tlxü , 11 = 12 = 15 = 16 = 17 =18 = 0.

Aus einer Darstellung in der komplexen Ebene kann das Ausgangssignal der Addierschaltung als zusammengesetzter Vektor aus 13 und 14 in der in rigur 3a dargestellten Weise erhalten werden, ei, 1 ist die Phase oder das Argument des Aus gangs Signa Is IS. Wenn das optische Bild auf der Elementenreihe etwas nach rechts bewegt wird, wie es durch eine gestrichelte Linie in Figur 2b dargestellt ist, und die Beleuchtung des Elementes P4 größer als die des Elementes P3 wird, kann das Ausgangssignal IS¹ der Addierschaltung dann als zusammengesetzter Vektor der Ausgangssignale 1*3 und I'4 der Elemente Γ3 und P4 erhalten werden, wie es in Figur 3b dargestellt ist. Das Argument rt'1 dieses Ausgangssignals I¹S der Addierschaltung ist größer als das vorhergehende Argument o£ 1. Aus dem vorhergehenden ist ersichtlich, daß bei einer Verschiebung des optischen Bildes auf der Elementenreihe nach rechts das Argument des Ausgangssignals IS der Addierschaltung größer wird.

Im folgenden wird der Fall eines optischen Bildes betrachtet, bei dem die Licht.verteilung von Figur 2b umgekehrt ist, wie es durch eine ausgezogene Linie in Figur 2c dargestellt ist. In diesem Fall wird ein Ausgangssignal IS erhalten, wie es in Figur 4a dargestellt ist, während das Ausgangssignal I¹S nach einer Verschiebung des optischen Bildes in die durch eine gestiidielte Linie dargestellte Lage in Figur 4b dargestellt ist.

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■ Ί>·

Auch in diesem Fall wird das Argument ^'2 des Ausgangssignals I¹S größer als das Argument cA 2 des Ausgangssignals IS.

Aus der obigen Darstellung und der Beschreibung unter Verwendung der mathematischen Ausdrücke ergibt sich zunächst, daß sich die primäre Änderung des Argumentes des zusammengesetzten Vektors IS, die eine derartige Verschiebung des optischen Bildes begleitet, im Fall eines optischen Bildes mit einer derartigen Lichtverteilung ergibt, daß die Intensität des Lichtes,das ein Ende der Reihe erreicht_/im wesentlichen gleich der Intensität des Lichtes ist, das aus dem anderen Ende der Reihe herauswandert, was jedoch nicht immer dann der Fall ist, wenn ein anderes optisches Bild vorliegt.

Erfindungsgemäß ist daher eine den Signalbeitrag herabsetzende Einrichtung 1 vorgesehen, xaa. sicherzustellen, daß die relative Verschiebung des optischen Bildes und der Elementenreihe als Änderung in der Phase oder des Argumentes des Ausgangssignals IS unabhängig von der Lichtverteilung des optischen Bildes auftritt.

Die Funktion dieser den Signalbeitrag herabsetzendein Einrichtung 1 besteht darin, den Beitrag der AusgangsSignaIe der lichtempfindlichen Elemente in der Ilähe der gegenüberliegenden Enden der Elementenreihe zum Ausgangssignal IS der Addierschaltung in aus reichendem Maße; herabzusetzen, d.h., den Einfluß dieser Ausgangssignale auf das Ausgangssignal IS herabzusetzen.

Die Position, in der die den Signalbeitrag herabsetzende Einrichtung I in Figur I dargestellt ist, ist nicht auf diese Position beschränkt. Wie es bei den im folgenden darzustellenden Aus f iihruugs.be u>pielen beschrieben wird, kann die Einrieb.-

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tung 1 beispielsweise in die Gruppe 2 der lichtempfindlichen Elemente oder die Vektoreinrichtung selbst eingebaut sein. Diese Einrichtung 1 kann ihre Funktion auf den zusammengesetzten Vektor IS beispielsweise vor der fotoelektrischen Umwandlung des lichtempfindlichen Elementes P (2. Ausführungsbeispiel) oder während dieser Umwandlung (1. Ausführungsbeispiel) oder während der Vektorisierung (3. Ausführungsbeispiel) ausüben. Im folgenden wird diese Funktion als eine Herabsetzung des Beitrags der Ausgangssignale der lichtempfindlichen Elemente bezeichnet, um den Einfluß der Ausgangssignale derjenigen lichtempfindlichen Elemente in der Nähe der gegenüberliegenden Enden der Reihe auf den zusammengesetzten Vektor IS herabzusetzen.

Im folgenden wird anhand von Figur 5 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben, l/ie es in Figur 5 dargestellt ist, erzeugt eine tiechselspannungsver-sorgungsschaltung 12 an ihren vier Ausgangsklemmen 12a, lib, 12c und 12d sinusförmige Spannungen, wie sie in den Figuren 6a, 6b, 6c und 6d dargestellt sind, wobei diese Spannungen die gleiche Winke !frequenz k> haben und der Reihe nach um 2iT/i phasenverzögert sind. Die Elementenreihe 2 umfaßt drei Elementegruppen mit jeweils vier foto leitenden Elementen P., P_?, P,, P,; P₅, P₆, P^, P₈; P_I)f P_]o, P_n, P₁₂. Die Ausgangsklenune IJa liegt an einer Klemme jedes foto leitenden Elementes P., P_r, P,> an der ersten Stelle jeder Gruppe der Elementenreihe 2, während die anderen Ausgangsklemmen lib, 12c und lid mit den entsprechend foto leitenden Kiementen P,, P^-, P. ; P,, P., P₁₁; P./ P.w P,, der entsprechenden Gruppen verbunden sind. Dadurch wird der Ausgangestroiu jedes fotoleiteruLm ELementes proportional zur Intensität, des auffallendem Lichtes und zur anliegenden Wechselspannung. Dis heißt, daß deir Ausgangsistrom jedes Elementes, der proportional zur IntemsLt.it de:j Lichtes ist, dutch die an™ liegende WochsoLspanmin J Moduliert Ist. DIu AiischlUilkls::men der

-U-

^r) π ι η ° η / η ν 7 \

-U-

fot-oleitenden Elemente P₁ bis P₁₅/ die nicht mit den oben erwähnten Ausgangsklemmen 12a bis 12d verbunden sind, stehen gemeinsam über eine Leitung 13 mit einer Stromspannungswandlerschal tung 14 in Verbindung, die einen. Funktionsverstärker umfaßt. Es werden somit alle Ausgangsströme der iotoleitenden Elemente addiert und an die Wandlerschaltung 14 gelegt. Der in diesel Weise addierte Ausgangsstrom weist eine Winkelfrequenz G^ auf, wie es in Figur 7a dargestellt ist,und enthält eine Information über eine Fourier-Komponente des optischen Bildes bezüglich der Raumperiode d . Dieser addierte Ausgangsstrom wird durch die Wandlerschaltung 14 in eine Spannung umgewandelt und durch ein Bandpassfilter 16 wird ein WechselSpannungsanteil mit der Winkelfrequenz k/ gewonnen, der in Figur 7b dargestellt ist. Die Amplitude dieser Wechselspannung ist proportional zur Größe der Fourier-Komponente bezüglich der gewünschten Raumperiode d. Wenn der Phasenunterschied zwischen dem Ausgangssignal des Bandpassfilters 16 und dem Ausgangssignal von einer der vier Ausgangsklemmen der Spannungsversorgungsschaltung 12, d.h. in Figur 5 von der Ausgangsklemme 12d_/durch eine Meßschaltung 18 für einen Phasenunterschied erhalten wird, ergibt sich eine Phaseninformation über die gewünschte Fourier-Komponente der Raumfrequenz, so daß die Verschiebung des optischen Bildes ermittelt werden kann.

Vergleicht man die Bauteile des ersten Ausführungsbeispiels mit den in Figur 1 dargestellten Bauteilen so ergibt sich, daß die Spannungsversorgungsschaltung 12 der Vektoreinrichtung entspricht, daß die Leitung 13, die die anderen Anschlußklemmen der fotoleitenden Elemente verbindet, der Addiereinrichtung 6 entspricht und daß die Form der Lichtempfangsfläche der Reihe 2 der iotoleitenden Elemente der den Signalbeitrag herabsetzenden Einrichtung 4 entspricht.

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Die Torrn dieser Elementenreihe wird im folgenden im einzelnen beschrieben. Die Reihe ist so aufgebaut, daß die maximale Länge oder Breite der lichtempfindlichen Elemente in der Richtung der Anordnung der Reihe gleich gehalten ist, daß die Lichtempfangsflächen der lichtempfindlichen Elemente V₁. bis P„ der zweiten Gruppe gleich groß sind und daß die Lichtempfangsflächen der lichtempfindlichen Elemente P₁ bis P. und P„ bis P₁ „ der ersten und dritten Gruppe allmählich zu den jeweiligen Enden der Reihe abnehmen. Da die Lichtempfangsflächen der lichtempfindlichen Elemente in der Nähe der gegenüberliegenden Enden der Reihe auf die Enden der Reihe zu abnehmen, ist der Beitrag der Ausgangssignale der Elemente in der Nähe der gegenüberliegenden Enden der Reihe auf das endgültige Ausgangssignal· IS verglichen mit den Ausgangssignalen der Elemente in der Nähe der Mitte der Reihe herabgesetzt, so daß die Änderung der Phase des Ausgangssignals IS für eine Verschiebung des Bildes stetig verlaufen kann.

Die stetige Abnahme der Lichtempfangsflächen ist noch wirksamer, wenn die Länge eines Elementes in der Richtung senkrecht zur Richtung der Anordnung der Reihe auf die Enden der Reihe zu stetig verringert wird, wie es beim vorliegenden Ausführungsbeispiel der Fall ist. Wenn insbesondere die Elemente P₁ und P₁₂/ die sich an den gegenüberliegenden Enden der Reihe befinden, eine derartige Torrn haben, daß sie in Richtung der Anordnung «pilz zulaufen, nämlich die Form eines Dreiecks haben, ist es wichtig, daß der Einfluß dieser beiden Elemente an den gegenübei1iegenden Enden auf die Phase des Ausgangssignals IS sonst besonders groß ist.

Hei dem oben beschi iebenen .Ausführungsbeispiel sind die Lichtempfangsflächen dei Elemente in der Nähe der Mitte der Reihe 2 gleich groß und ändern sich die Lichtempfangsflächen der Elemente in der Nähe der gegenüberliegenden Enden der Reihe linear, die I'onn der Lichtempf angsf Jachen aller dieser Elemente, die die

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■3ι

Reihe bilden, kann sich jedoch auch in desr in Figur Ua d.irgejstellten Weise linear ändern, so daß die Lichtempfangnflachen der jeweiligen Elemente von der Mitte auf die gegenüberliegenden Enden der Reihe zu abnehmen. Wenn beispielsweise die2 Form einer gekrümmten Linie oder eine Gausa'ache Form als Form der Reihe gewählt ist, läuft der Umriß der ELeinentenreihü an ilen gegenüberliegenden Enden nicht mehr immer in einem Punkt zusammen.

Wenn die Lichtempfangs flächen der Elemente sich in der in Figur 5 oder Figur 8a dargestellten Weise ändern, können die Lichtempfangsflachen so festgelegt sein, daß die Summe der Lichtempfangsf lachen der Elementengruppen P-, P_P, P₍₎; P,, Pg, P₁ ; P., P_, P.. und P., P„, P..,, die Ausgangssignale erzeugen, die durch die Vektorgröße mit derselben Phase zu multiplizieren sind, gleich groß sind, so daß PIS *■ P5S f- P')S = P2S f P6S »■ PIoS = P3S f P7S + P115 = PlS H P8S t- P12S ist, wobei PnS die Lichtempfangsflache der Elementes Pn ist. Der Grund dafür besteht darin, dem Ausgangssignal der Schaltung die Amplitude Null zu geben, wenn ein Bild mit gleichförmiger Lichtverteilung auf die gesamte Lichtempfangsfläche der Reihe abgebildet wird. Wenn weiterhin die Länge einer Rauinperiode d(mm) beträgt, steht die Anzahl der Elemente, durch die diese Länge unterteilt wird, frei. Wenn im allgemeinen die Länge in N-Elemente aufgeteilt wird, wobei N eine ganze Zahl > J ist, ist es bevorzugt, den jeweils aufeinanderfolgenden Elementen eine Phasenvoreilung oiler Phasenverzögerung um 2 ff zu geben. Die Anzahl aller Elemente in der Reihe muß nicht immer ein ganzzahliges Vielfaches von N sein, eine Anzahl, wie sie in Figur 8b dargestellt ist, ist gleichfalls möglich. In diese, Fall ist eine Rauinperiode d in acht Elemente unterteilt, wobei diese Reihe von 12 Lichtempfindlichen Elementen gebildet wird, was 1,5 Perioden entspricht^und die Lichtempfangsflachen der lichtempfindlichen ELemente, die mit den acht Ausgangsklemmen

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3 (J !J H 2 O / O 7 7 4

verbunden sind, gleich groß sind.

Tin folgenden wird anhand dar Figur ') ein zweites Ausführungsbeispiel dar erfindungsgemäüen Vorrichtung beschrieben. Dia bei diesem Ausführungsbeispiel verwandten lichtempfindlichem Elemente der Reihe können von einem Typ sein, der die Lichtintensität in ein elektrisches Signal umwandelt, das im wesentlichen proportional zur Lichtintensität ist. Es können somit fotoleitende Elemente, beispielsweise Cds-Zellen, Fotodioden oder Fototransistoren verwandt v/erden. Wie es in Figur 9 dargestellt ist, liegt ein konstantes Potential t-V an jedem lichtempfindlichen Element der Elementeiireihe 2, so daß jedes lichtempfindliche Element ein Ausgangssignal erzeugt, das im wesentlichen proportional nur zur Intensität des Lichtes ist. Die Ausgangsklemmen der ersten Elemente P., P_r, P,, der jeweiligen Gruppen stehen alle mit der Ausgangsklemme 2a der Reihe 1 in Verbindung, so daß die Ausgangssignale dieser drei Elemente addiert werden. In ähnlicher Weise sind die entsprechenden Elemente P._}, IV, P, ; P >, P-,, ^pii/' ^UIU1 P.» Pn; P,₂ jeweils mit den Ausgangsklemmen. 2b, 2c und 2d verbunden, so daß auch diese Aus gangss ignale addiert werden. Es werdensoiuit vier Ausgangs ströme , die aus der Addltlonvon drei Ausgangssignalen resultieren, durch die Stromspannungswandierschaitungen 22a, 22b, 22c und 22d jewel Ls in Gleichspannungen umgewandelt. Diese Ausgangsspannurigen sind in Figur loa, lob, loc und Iod dargestellt. Die in den Figuren loa, lob, loc und Iod dargestellten Gleichspannungen haben eine Höhe, die proportional der Summe der Intensitäten des auf die lichtempfindlichen Elemente P., P^, P„ fallenden Lichtes, proportional der Summe der Intensitäten des auf die lichtempfindlichen Elemente P., P_f, P. fallenden Lichtes, proportional der Summe der Intensitäten des auf die lichtempfindlichen Elemente P,, P.., P.. fallenden Lichtes und proportional zur Summe der Intensitäten des auf die lichtempfindlichen Elemente P., P„, P,. fallenden Lichtes jeweils sind.

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Eine Modulatorschaltung 24 moduliert die Gleichspannungen, die in den Figuren 1oa, 1ob, 1oc, und Iod dargestellt sind in Wechsel spannungen, wie sie in den Figuren 11a, 11b, 11c und 11d dargestellt sind. Diese Wechsel spannungen haben die gleiche Winkel frequenz LJ , während ihre Amplituden proportional zu den in den Figuren 1oa bis Iod dargestellten Spannungen sind und ihre Piiasen jeweils um 2 Ti verzögert sind. Wenn die Länge d einer Raumperiode in der oben beschriebenen Weise in N-Abschnitte unterteilt wird, erfolgt im allgemeinen die Modulation mit einer

2 t\

Phasenverzögerung von —rj— . Eine Addierschaltung 26 addiert die vier Ausgangssignale der Modulatorschaltung 24 und erzeugt ein Wechselspannungsausgangssignal mit einer Winkelfrequenz ^ das in Figur 12 dargestellt ist. Die Amplitude dieses Ausgangssignals ist proportional zur Größe der Fourier-Komponente bezüglich der Raumfrequenz 1/d Zeilen/mm und entspricht dem Ausgangssignal beim ersten Ausführungsbeispiel, das in Figur 7a dargestellt ist. Danach geht das Ausgangssignal der Addierschaltung 26 durch ein Bandpassfilter 16 und eine Meßschaltung 18 für den Phasenunterschied, wie es beim ersten Ausführungsbeispiel der Fall ist, wodurch die gewünschte Information erhalten werden kann.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wird als Einrichtung 4, die den Signalbeitrag herabsetzt, ein Dichtefilter 28 verwandt, das die gesamte Lichtempfangsfläche der Elementenreihe 2 überdeckt . Wie es in der graphischen Darstellung in Figur 13 dargestellt ist, in der auf der Ordinate die Durchlässigkeit T und auf dor Abszisse die Position der lichtempfindlichen Elemente dargestellt ist, hat das Filter 28 eine derartige Durchlässigkeit.»verteilung, daß die Licht.durchlässigkeit in der Nähe der gegenüberliegenden Enden der Reihe stetig aui die Enden zu abnimmt. Die Durchlässe gkeit.svoa teilung dieses Filters kann jedoch auch derart sein, daß dor Wechselspannungsantei 1 dos Ausgangifsignal5 des Addierern 26 gleich Null wild, wenn ein Bild mit gleichförmiger Lichtvort.ej lung aui doi gesamten Reihe 2

- 19 -

Ö fj 9 8 2 0 /0774

abgebildet wird.

Vorzugsweise ist ein Filter mit einer derartigen Durchlässigkeitsverteilung in Form einer einzigen Schicht oder in Form einer mehrschichtigen Folie auf der Lichtempfangsfläche mittels Aufdampfen oder eines ähnlichen Verfahrens ausgebildet, wobei die Folie als reflexverminderter Belag ausgebildet sein kann.

Figur 14 zeigt ein spezielles Beispiel der Modulatorschaltung Die Spannungsversorgungsschaltung 24s, die eine sinusförmige Spannung liefert, ist der Spannungsversorgungsschaltung 12 in Figur 5 ähnlich und erzeugt an ihren vierAusgangsklemmen Wechsel-

2T7

spannungen mit einer Winkelfrequenz Ut , die um —■j— phasenverschoben sind, wie es in den Figuren 6a, 6b, 6c und 6d dargestellt ist. Multiplikatoren 24a, 24b, 24c und 24d multiplizieren die Ausgangsspannungen der Stromspannungswandlerschaltungen 22a, 22b, 22c und 22d mit den jeweils um —j- verzögerten Ausgangsspannungen der Spannungsquelle 24s. Um die Gleichspannungsausgangssignale, die in den Figuren 1oa bis Iod dargestellt sind, in Wechselspannungsausgangssignale umzuwandeln,

2 TT

die gegeneinander um —j— phasenverschoben sind, kann das Wechselspannungsausgangssignal auch eine Rechteckwelle anstatt einer sinusförmigen Welle verwenden, wie es in Figur 11 dargestellt ist. In diesem Fall kann die Spannungsquelle 24s so ausgelegt sein, daß sie eine Rechteckwelle erzeugt.

Bei den beiden oben beschriebenen Ausführungsbeispielen werden die AusgangsSignaIe der lichtempfindlichen Elemente, die eine Funktion der Intensität des Lichtes sind, durch ein Wechselspannungssignal moduliert, um die gewünschte Fourier-Komponente der Raumfrequenz zu gewinnen. Im folgenden wird ein drittes Ausführungsbeispiel anhand von Figur 15 beschrieben, dag sich davon unterscheidet.

In Figur 15 ist angenommen, daß zur Verallgemeinerung die Elementenreihe 2 M Elementengruppen umfaßt, wobei jede Gruppe N licht-

90&82Θ/0774 " ^2o ~

empfindliche Elemente aufweist. In Figur 15 sind nur die drei lichtempfindlichen Elemente der ersten Elementegruppe und der M-ten Elementegruppe jeweils dargestellt. Das Ausgangssignal jedes Elementes v/ird durch einen Verstärker 3o verstärkt, mit dem jedes Element in Verbindung steht. Die verstärkten Ausgangssignale werden durch eine Addiereinrichtung 32 addiert, die für jedes Element an der entsprechenden Position in jeder Gruppe vorgesehen ist. Beispielsweise werden die Ausgangssignale f-... f₁ der Elemente, die sich an der ersten Stelle in jeder Gruppe befinden, durch einen Addierer 32a der Addiereinrichtung addiert. In ähnlicher Weise werden beispielsweise die Ausgangssignale f ... f des η-ten Elementes und die Ausgangssignale f f ¹L des M-ten Elementes durch die Addierer 32n und 32M jeweils addiert. Die Vektoreinrichtung 8 multipliziert die Ausgangssignale der N Addierer 32a...32n... 32N, von denen nur drei dargestellt sind, durch Vektorgrößen β^{ι2<?Γχ 1/N} ... e^{l2iT X n/N} e in Form der χ und y-Anteile jeder Vektorgröße.

Das Ausgangssignal des Addierers 32a wird beispielsweise durch cos 2 i/χ 1/N, d.h. durch den x-Anteil von e durch

einen Multiplikator 8ax und mit sin 21Tx 1/N, d.h. dem y-Anteil von e¹ '^x ' durch einen Multiplikator 8ay multipliziert und in ähnlicher Weise wird das Ausgangssignal des Addierers 32n mit cos 2¹HXnZN und mit sin 2ϊ/χη/Ν durch die Multiplikatoren 8nx und 8ny jeweils multipliziert, während das Ausgangssignal des Addierers 32N mit cos 2Tr xN/N und sin 27ί xN/N durch die Multiplikatoren 8Nx und 8Ny jeweils multipliziert wird. Ein Addierer 34x addiert die Ausgangssignale der Multiplikatoren 8ax, 8nx... 8Nx und der Addierer 34y addiert die Ausgangssignale der Multiplikatoren 8ay... 8ny... 8Ny. Wenn die Ausgangssignale der Addierer 34x und 34y mit X und Y bezeichnet werden ergibt sich:

N	M	2ir χ η/Ν) ,
X= Σ	( Σ f™ cos
η=1	m=l
N	M	χη/Ν)
Y= Σ	( Σ f sin2 ir
η=1
90 9;	820/0774

- 21 -

Die Vektorgröße IS, die durch die AusgangssignaLe X und Y bestimmt ist, gibt somit die Fourier-Komponente de<; optischen Bildes bezüglich der Raumfrequenz 1/d Zeilen/mm wieder, wobei d die Länge jeder Elementegruppe ist, wie es bereits beschrieben wurde. Das Argument oi des Vektors IS (X, Y) nimmt mit der Verschiebung des optischen Bildes zu oder ab. Um bei diesem Ausführungsbeispiel den Einfluß der Ausgangssignale der lichtempfindlichen Elemente in der Nähe der gegenüberliegenden Enden der Reihe herabzusetzen.wird der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 3o zum Verstärken der Ausgangssignale der Elemente in der Nähe der gegenüberliegenden Enden der Reihe auf die gegenüberliegenden Enden der Reihe zu allmählich verringert. Das heißt, daß bei diesem Ausführungsbeispiel der Verstärker 3o die Funktion der den Beitrag der Ausgangssignale herabsetzenden Einrichtung 4 erfüllt. Der Wert dieses Verstärkungsfaktors ist natürlich so gewählt, daß der zusammengesetzte Vektor IS gleich Null wird, wenn ein optisches Bild mit einer gleichförmigen Lichtverteilung auf der Reihe abgebildet wird. Anschließend wird das Argument cA ermittelt.

Die Ausgangssignale X und Y ändern sich stark nicht nur in Abhängigkeit von der Lichtverteilung des optischen Bildes auf der Elementenreihe, sondern auch in Abhängigkeit von der Änderung der Helligkeit des Gegenstandes. Der Absolutwert Vx +y² des zusammengesetzten Vektors IS, der sich mit der Helligkeit des Objektes ändert, wird daher durch eine Arbeitsschaltung 36

V 2 2 χ +y dieser Schaltung 36

und aus dem Ausgangssignal X der Schaltung 34x wird durch eine

Arbeitsschaltung 38x der Wert r^ ?n = X_n berechnet.

V-⁴ + y^z °

\J~2 2

In ähnlicher Weise wird aus dem. Wert V χ +y und aus dem Wert y durch eine Arbeitsschaltung 38y der Wert = Y berech-

Vx²+y² ° net. Diese normierten Werte X_Q und Y_n sind unabhängig von der Helligkeit des Gegenstandes oder des Lichtes des optischen Bildes des Gegenstandes.

- 22 -

909820/0774

. JT-

Es stehen verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung, das Argument cA des zusammengesetzten Vektors IS aus den normierten Ausgangssignalen X_Q und Y_Q zu erhalten, da X eine mehrdeutige Funktion von X„ und Y₀XSt. Beispielsweise kann am einfachsten X=tan 'Y„/X_n berechnet werden. Bei diesem Verfahren liegt jedoch der Bereich, über den X eindeutig bestimmt ist, bei -*μ/2 C d.lfi/2. Das vorliegende Ausführungsbeispiel verwendet ein Verfahren der eindeutigen Bestimmung des Wertes <A in einem breiteren Bereich von -7i<C cKi. 77 . Es ist insbesondere eine Arbeitsschaltung 4o vorgesehen, die die Operation 2sin Jj

g g, p j

Y(I-X₀)² -f Y_Q ²} mit X_Q und Y_q als Eingabewert ausführt und eine Schaltung 42 unterscheidet zwischen dem negativen und positiven Vorzeichen. Aus den Ausgangssignalen der beiden Schaltungen 4ο und 42 gibt eine den Wert cK berechnende Schaltung das Ausgangssignal der Arbeitsschaltung 4o nach Maßgabe des Ausgangssignals der Schaltung 42 unverändert aus, wenn Y ein positiver Wert ist, während die Schaltung 44 das Ausgangssignal der Arbeitsschaltung 4o mit einem negativen Vorzeichen versieht, wenn Y ein negativer Wert ist. Die Zunahme oder Abnahme des Wertes öl entspricht in der bereits erwähnten Weise dem Ausmaß und der Richtung der Verschiebung des optischen Bildes auf der Elementenreihe in Richtung der Reihenanordnung.

Figur 16 zeigt ein Ausführungsbeispiel des in Figur 15 dargestellten Blockschaltbildes. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind M=3 und N=8, so daß die Elementenreihe 2 24 lichtempfindliche Elemente p, beispielsweise fotoleitende Elemente oder Fotodioden aufweist, wobei ein Ende jedes lichtempfindlichen Elementes mit einer nicht dargestellten Energiequelle über eine gemeinsame Leitung 5o in Verbindung steht, während die anderen Enden der lichtempfindlichen Elemente alle 8 Elemente zusammengeschaltet und mit einer der 8 Ausgangsklemmen 51, 52, 53, 54, 55, 56, 58 verbunden sind. Die Summe der Ausgangsströme von 3 Elementen an jeweils der 8. Stelle erscheint somit an diesen 8 Ausgangs-

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klemmen 51 bis 58. Jeder Ausgangsstrom wird in eine Ausgangsspannung durch eine Stromspannungswandlerschaltung 59 mit 8 Schaltkreisen umgewandelt. Um die Ausgangssignale an den Klemmen 51 bis 58/ die der Lichtintensität entsprechen, mit einer

Vektorgröße zu multiplizieren, deren Argument jeweils um —g— versetzt ist, multipliziert die Vektoreinrichtung 8 X-Anteile des Vektors

x.j=cosO/8 χ 277, X₂=COS 1/8x277

x₃=cos2/8 χ 21Ϊ", X₄=COS 3/8x2 7)*

x_c=cos4/8 χ 2fT, x_c=cos 5/8x27/ b b

χ =cos6/8 χ 2fi , Xg=COS 7/8x27?' und y-Änteile des Vektors

y^sinO/8 χ 2ίΤ , y₂=sin 1/8x217"

y₃=sin2/8 χ 2Tf , y.=sin 3/8x2·^

y₅=sin4/8 χ 24Γ , y₆=sin 5/8x2 ff

y₇=sin6/8 χ 2-ίΤ , y₈=sin 7/8χ21ΐ

Bei einem speziellen Aufbau der Einrichtung zum Multiplizieren der Ausgangssignale an den Klemmen 51 bis 58 mit den x-Anteilen

X₁ bis x_Q sind Widerstände R1 bis R8, deren Widerstandswerte ι ο

umgekehrt proportional zu den Absolutwerten der x-Anteile sind, vorgesehen, wobei die Ausgangsklemmen 51 bis 58 jeweils mit einem Ende der entsprechenden Widerstände R1 bis R8 verbunden sind, während die anderen Enden der Widerstände R1, R2 und R8 entsprechend x-Anteilen X₁, x« und x„ mit positiven Werten mit einer Eingangsklemme eines Subtrahierers 61 über einen Addierer 6o verbunden sind, während die anderen Enden der Widerstände R4, R5 und R6, die den x-Anteilen χ., χ,- und x_fi mit negativen Werten entsprechen, mit der anderen Eingangsklemme des Subtrahierers 61 über einen Addierer 62 verbunden sind.

Da x_ = x- = O ist.sind die Widerstandswerte der Widerstände R3 und R7 unendlich groß, so daß die Widerstände R3 und R7 nicht

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notwendig sind und die Ausgänge 53 und 57 bezüglich der x-Anteile nicht mit der Vektorschaltung verbunden sind. Die Multiplikation der Ausgangssignale an den Klemmen 51 bis 58 durch die y-Anteile y. bis y-g erfolgt in gleicher Weise unter Verwendung von Widerständen R1' bis R8¹, Addierern 6ο¹ und 62' und einem Subtrahierer 61'. Am Ausgang des Subtrahierers 61' wird somit der Wert Y erhalten.

Im folgenden wird anhand von Figur 17 eine Abwandlung des in Figur 16 dargestellten dritten Ausführungsbeispiels beschrieben. Bei dieser Abwandlung beträgt die Anzahl M der Elementegruppen M =4 und beträgt die Anzahl N der Elemente in jeder Gruppe N = 4. Das Ausgangssignal jedes lichtempfindlichen Elementes P wird durch einen Verstärker 3o einer Stromspannungswandlung unterworfen. Da der Unterschied im Argument zwischen den beiden Vektorgrößen, mit denen die Ausgangssignale benachbarter licht-

2 ff

empfindlicher Elemente multipliziert werden, —— beträgt, werden die Ausgangssignale des jeweils 4. Elementes in der Reihenfolge der Elementanordnung mit derselben Vektorgröße multipliziert. Das heißt, daß die Ausgangssignale an den Klemmen 7oa, 71a, 72a und 73a der Elemente, die durch den Verstärker 3o verstärkt werden, mit dem x-Anteil X₁=COs? χ 2*ii (=1) des Vektors und mit dem y-Anteil y =sin°- χ 2Tf (=0) multipliziert wird, daß die Ausgangssignale an den Klemmen 7ob, 71b, 72b und 73b

1 1 r~

mit X₂=COs-JX21)* (=0) und mit y₂=sinjx2fF (=1) multipliziert werden, daß die Ausgangssignale an den Klemmen 7oc,71c,72c und

2 2

73c mit x_=cosjx277 (=-1) und mit y_=sin-j x21T (=0) multipliziert werden und daß die Ausgangssignale an den Klemmen 7od,71d,72d, und 73d mit x₄=cos-| χ21ϊ* (=0) und mit y₄=sin|- χ27ϊ (=-1) multipliziert werden.

Bei einem speziellen Aufbau sind 4 Widerstände Ra, deren Widerstandswert umgekehrt proportional zum Absolutwert des Vektoranteils X₁ ist, 4 Widerstände Rc, deren Wert umgekehrt proportional zum Absolutwert x_ ist, 4 Widerstände Rd, deren Wert umge-

- 25 909820/0774

kehrt proportional zum Absolutwert von y~ ist und 4 Widerstände Rd vorgesehen, deren Wert umgekehrt proportional zum Absolutwert y. ist. Die Ausgangsklemmen 7oa, 71a, 72a und 73a liegen an den Widerständen Ra, die Ausgangsklemmen 7ob, 71b, 72b und 73b liegen an den Widerständen Rb, die Ausgangsklemmen 7oc, 71c, 72c und 73c liegen an den Widerständen Rc und die Ausgangsklemmen 7od, 71 d, 72d und 73d liegen an den Widerständen Rd-Mit 65, 67, 65', 67" sind Addierer und mit 66 und 66' sind Subtrahierer bezeichnet. In Figur 16 sollten die Klemmen 7oa bis 73d mit den Klemmen 7oa' bis 73d' jeweils verbunden sein. Diese Verbindung ist jedoch zur Vereinfachung nicht dargestellt.

Bei einer derartigen Anordnung kann der Verstärkungsfaktor der Verstärker 3o, die mit den lichtempfindlichen Elementen P in der Nähe des Endes der Reihe 2 verbunden sind,aufgrund der Wirkung der den Signaleinfluß herabsetzenden Einrichtung 4, beispielsweise der Verstärkungsfaktor der Verstärker 3o, die mit den Ausgangsklemmen 7oa, 7ob, 7oc, 7od und 73a, 73b, 73c und 73d verbunden sind, so bestimmt werden, daß er allmählich zu den gegenüberliegenden Enden der Reihe abnimmt. Anstelle der Einstellung der Verstärkungsfaktoren dieser Verstärker 3o können auch die Wider stands wer te der Widerstände Ra, Rb, Rc und Rd, die mit den Ausgangsklemmen 7oa, 7ob, 7oc, 7od und 73a, 73b, 73c, 73d verbunden sind, in geeigneter Weise so gewählt werden, daß derselbe Effekt erzielt wird. Wenn die Verstärker 3o logarithmische Verstärker sind, kann auch ein Aus gangs signal in normierter Form bequem unabhängig vom Beleuchtungspegel des Bildes erhalten werden, das verarbeitet werden kann. In diesem Fall entspricht das Ausgangssignal nicht der Fourier-Transformation des optischen Bildes selbst, die Relation der Phasenänderung des zusammengesetzten Vektors IS zur Verschiebung des Bildes ist erwartungsgemäß jedoch die gleiche als in dem Fall, in dem eine logarithmische Verstärkung nicht erfolgt.

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Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen erfolgte die Verarbeitung der elektrischen Signale analog, die Verarbeitung kann jedoch selbstverständlich auch digital erfolgen. Die Anordnung der lichtempfindlichen Elemente ist nicht auf eine lineare Anordnung beschränkt, die Elemente können vielmehr in einer Auslegung angeordnet werden, die der Richtung der Verschiebung des optischen Bildes.entspricht.

Im vorhergehenden wurden verschiedene Beispiele für die den Signalbeitrag herabsetzende Einrichtung 4 beschrieben und wurden verschiedene Beispiele für eine Einrichtung dargestellt, die den zusammengesetzten Vektor IS liefert, die Kombination aus der den Signalbeitrag herabsetzenden Einrichtung und dieser den zusammengesetzten Vektor IS liefernden Einrichtung ist jedoch nicht auf die in Verbindung mit den vorhergehenden 3 Ausführungsbeispielen beschriebene Kombination beschränkt, vielmehr ist jede beliebige Kombination möglich. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel kann beispielsweise statt des Filters 2o die Form der Reihe so gewählt sein, wie es in Figur 5 oder Figur 8 dargestellt ist.

Um die Fourier-Komponente des Bildes bezüglich der Raumperiode d (mm) zu gewinnen, wird die Länge d einer derartigen Periode durch die endliche Anzahl N ^ =3 der lichtempfindlichen Elemente geteilt, so daß die Fourier-Komponenten bezüglich der Raumfrequenz größerer Ordnung gleichzeitig zusätzlich zu der Fourier-Komponente bezüglich der Raumfrequenz der Grundraumperiode d gewonnen werden. Wenn in der in Figur 18 dargestellten Weise eine Periode d durch 4 lichtempfindliche Elemente unterteilt ist, wie es bei dem oben beschriebenen Beispiel der Fall war, werden 9o % der Fourier-Komponente bezüglich der Raumfrequenz K = 2*1»

der Raumperiode d im optischen Bild und 3o% der Fourierkomponente bezüglich der Raumfrequenz 3 K gewonnen, während gewisse kleine Prozentsätze der Fourier-Komponente bezüglich der Raumfrequenz

- 27 -

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-F- 28A8874

. 33·

höherer ungeradzahliger Ordnung, beispielsweise der Raumfrequenz 5K oder 7K gleichfalls gewonnen werden. Die tertiäre Fourier-Komponente der Raumfrequenz 3K wird somit in relativ starkem Maße, d.h. mit mehr als 3o% des Gewinnungsgrades der Grund-Fourier-Komponente der Raumfrequenz K gewonnen. Was die tertiäre Fourier-Komponente 3K anbetrifft_/so ist die Relation zwischen der Richtung der Verschiebung des Bildes und der Richtungen der die Phase des zusammengesetzten Vektors IS des Aus-⁵¹ gangssignals voreilt, gegenüber der Relation im Fall der Grund-Fourier-Komponente K umgekehrt. Wenn die Richtung der Verschiebung des Bildes mit der Phasenrelation der Grund-Komponente K als Prämisse beurteilt wird und ein optisches Bild, das weniger von der Grund-Fourier-Komponente K und mehr von der tertiären Komponente 3K enthält, auf die Reihe 2 der lichtempfindlichen Elemente projeziert wird, dann wird die Richtung der Verschiebung des optischen Bildes falsch beurteilt.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem der Einfluß der unerwünschten Komponenten höherer Ordnung vermindert ist.

Wie es in Figur 19 dargestellt ist, ist die Breite S der Elemente in der Richtung, in der die lichtempfindlichen Elemente P angeordnet sind, gleich groß, d ist die Länge einer Periode der Fourier-Komponente, die zu gewinnen ist,und da eine Periode d durch 4 lichtempfindliche Elemente unterteilt ist, ist d = 4 S. Die lichtempfindlichen Elemente P liegen bezüglich der Richtung 8o der Anordnung der Elemente schräg. Das heißt, daß die Grenzlinie 81 eines lichtempfindlichen Elementes P bezüglich des benachbarten Elementes nicht parallel zu einer Linie liegt, die senkrecht zur Richtung 8o der Anordnung verläuft, sondern zu einer derartigen senkrechten Linie, die schräg verläuft. Der Neigungsgrad kann grob durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

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wobei Z die Länge der Projektion der Grenzlinie 81 auf die Richtung 8o der Anordnung der Elemente und N die Anzahl der lichtempfindlichen Elemente ist, die eine Periode d unterteilen und bei diesem Beispiel N = 4 ist.

Im folgenden wird anhand eines Beispiels dargestellt, daß die Anordnung von derart schrägverlaufenden lichtempfindlichen Elementen den Einfluß der tertiären Fourier-Komponente 3K herabsetzt.

Figur 2oa.zeigt die herkömmliche Form der Elemente, die nicht schräg verläuft, wobei die Grenzlinie zwischen benachbarten Elementen parallel zu einer Linie verläuft, die senkrecht zur Richtung 8o der Anordnung der Elemente P liegt. Im folgenden wird der Fall betrachtet, indem ein optisches Bild mit der Raumfrequenz K= -jp , nämlich ein optisches Bild mit der Raumperiode d_/ auf die Reihe 2 der lichtempfindlichen Elemente projiziert wird, wie es in Figur 2oa dargestellt ist. Der helle Bildbereich ist durch eine Schraffierung wiedergegeben und der dunkle Bildbereich ist nicht schraffiert. Das heißt, daß das Licht die lichtempfindlichen Elemente P₁ und P~ jedoch nicht die Elemente P₃ und P₄ erreicht. Die fotoelektrischen Ausgangssignale der Elemente P₁ bis P. werden in Vektorgrößen 11 bis durch die in Figur 1 dargestellte Vektoreinrichtung 8 umgewandelt, die jeweils um phasenverschoben sind. Die fotoelektrischen Ausgangssignale der Elemente P₃ und P- sind jedoch gleich Null, so daß Il3[={l4|= 0 ist. Der zusammengesetzte Vektor IS der Vektorgrößen 11 bis 14 von dent optischen Bild mit der Raumfrequenz K= ist in Figur 2ob dargestellt.

Figur 21a zeigt den Fall, indem ein optisches Bild mit der Raumfrequenz 3K, nämlich ein optisches Bild mit der Raumperiode Q auf diese herkömmlichen Elemente projiziert wird. Wie es aus Figur 21a ersichtlich ist, ist in diesem Fall|l3| = [l4t = 1 |lij

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Figur 21b zeigt den zusammengesetzten Vektor IS der Vektorgrößen 11 bis 14 von einem optischen Bild mit der Raumfrequenz 3K/ wobei dieser zusammengesetzte Vektor IS nicht = 0 ist. Bei lichtempfindlichen Elementen mit einer derartigen Form wird die tertiäre Fourier-Komponente der Raumfrequenz gewonnen.

Figur 22a zeigt den Fall, indem ein optisches Bild mit der Raumfrequenz K auf eine Elementenreihe projiziert wird, die lichtempfindliche Elemente umfaßt, die erfindungsgemäß schräg liegen. Figur 22b zeigt den zusammengesetzten Vektor IS. Der Neigungsgrad beträgt aus der obigen Gleichung (2) i = d/N - 1 = d/3.

Figur 23a zeigt den Fall eines optischen Bildes mit der Raumfrequenz 3K, wobei aus dieser Figur ersichtlich ist, daß die Vektorgrößen j11/ = |I2| = |I3[ = 114[ sind und somit der zusammengesetzte Vektor IS = 0 ist. In diesem Fall ist darauf hinzuweisen, daß die Periode des Bildes mit der Raumfrequenz 3K d/3 beträgt und daß das gleich der Neigung ·£. ist.

Aus den vorhergehenden Beispielen ist ersichtlich, daß dann, wenn ein optisches Bild mit der Grundraumfrequenz K in der in Figur 22a dargestellten Weise auf eine Reihe von lichtempfindlichen Elementen projiziert wird, die das Muster des vorliegenden Ausführungsbeispiels zeigen, der zusammengesetzte Vektor IS auftritt, daß jedoch dann, wenn das optische Bild der tertiären Raumfrequenz 3K in der in Figur 23a dargestellten Weise projiziert wird, der zusammengesetzte Vektor IS - 0 wird. Die Fourier-Komponente bezüglich der Raumfrequenz 3K beeinflußt daher nicht nachteilig die Ermittlung der Verschiebung des optischen Bildes.

Um die Größe des zusammengesetzten Vektors bezüglich der Raumfrequenz 3K gleich Null zu machen,ist die Neigung der lichtempfindlichen Elemente so festgelegt, daß sie die Gleichung (2) erfüllt, wohingegen die Größe des zusammengesetzten Vektors be-

- 3o -

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züglich der Raumfrequenz 3K nicht immer gleich Null, sondern so klein sein kann, daß sie die Ermittlung der Verschiebung des optischen Bildes nicht nachteilig beeinflußt. Aus diesem Grunde kann der Neigungsgrad der Elemente bei ^- - H - — liegen.

Das vorliegende Ausführungsbeispiel bietet weitere Vorteile. Wenn i. der in Figur 19 dargestellten Weise sich das optische Bild a in eine Richtung senkrecht zu Richtung 80 der Anordnung der Elemente erstreckt und mit Sicherheit mehrere lichtempfindliche Elemente überspannt, kann die Verschiebung des optischen Bildes a selbst dann ermittelt werden, wenn das Bild um eine kleine Strecke aä¹ verschoben wird, die kleiner als die Breite S der Elemente ist.

Figur 24 zeigt ein weiteres Beispiel des Musters der lichtempfindlichen Elemente, das jedoch in seinem Gehalt mit dem in Figur 19 dargestellten Beispiel identisch ist.

Die Figuren 25 bis 27 zeigen Kombinationen, bei denen die den Signalbeitrag herabsetzende Einrichtung 4 in Figur 5 durch die Form der Elementenreihe und durch die Ausbildung aufgebaut ist, durch die der Einfluß der Frequenzkomponente 3K höheren Grades ausgeschlossen wird.

Bei den obigen Beispielen wurde von einem derartigen optischen Bild ausgegangen, bei dem die Lichtverteilung sich nur in der Richtung der Anordnung der Elemente ändert, und in der dazu senkrechten Richtung im wesentlichen gleichförmig ist.

Bei einem optischen Bild, dessen Lichtverteilung sich stark auch in der zur Anordnung der Elemente senkrechten Richtung ändert, ist es wünschenswert, dieses optische Bild in ein optisches Bild umzuwandeln, dessen Lichtverteilung sich in der zur Elementenanordnung senkrechten Richtung nicht ändert.

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Ein Beispiel dafür wird im folgenden beschrieben. In. Figur 28 sind mit L eine Abbildungslinse und mit 82 eine zylindrische Linse bezeichnet, die keine Vergrößerung in der Richtung der Anordnung der Elementenreihe 2 und eine negative Vergrößerung in der dazu senkrechten Richtung zeigt. Wenn die Elementenreihe 2 in der festen Brennebene der Abbildungslinse L angeordnet ist, wird das Bild in der Richtung der Anordnung der Elemente fokussiert und in der dazu senkrechten Richtung defokussiert oder unscharf abgebildet. Folglich wird ein Bild mit einer im wesentlichen gleichmäßigen Lichtverteilung in der senkrechten Richtung erhalten. Der Vergrößerungsgrad der zylindrischen Linse 82 kann in passender Weise so gewählt sein, daß ein Bildpunkt in ein lineares Bild mit einer Ausdehnung umgewandelt wird, die das bis zu o,5 bis 1,o-fache der Länge des Elementes in senkrechter Richtung beträgt. Da die zylindrische Linse natürlich nur die Aufgabe hat, das optische Bild in der Richtung senkrecht zur Richtung der Anordnung der Elemente unscharf abzubilden, kann die zylindrische Linse eine Positiv-Linse sein und kann die Abbildungslinse L selbst eine zylindrische Linse sein.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Form der Elemente weiter verbessert, um den nachteiligen Einfluß der Fourier-Komponente der Raumfrequenz, höherer Ordnung herabzusetzen, was jedoch auch in der folgenden Weise erreicht werden kann. Da es wünschenswert ist, daß in dem auf die Reihe der lichtempfindlichen Elemente projizierten optischen Bild wenig von einer Fourier-Komponente der Raumfrequenz höherer Ordnung oder keine derartige Fourier-Komponente beispielsweise keine Fourier-Komponente des tertiären Grades, wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel, enthalten ist, kann im optischen Weg der Abbildungslinse ein optisches Element mit OTF-Charakteristik vorgesehen sein, das die Komponente höheren Grades stark dämpft. Es ist auch möglich, eine Abbildungslinse vorzusehen, die selbst eine derartige OTF-Charakteristik zeigt.

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Um für eine Änderung in der Phase des zusammengesetzten Vektors IS zu sorgen, die die Verschiebung des optischen Bildes begleitet, ist es nicht immer notwendig, das photoelektrische Ausgangssignal in einen Vektor mit gleichem Phasenunterschied nämlich einem Phasenunterschied von 2TT/N umzuwandeln, wie es bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Fall ist, es ist auch ausreichend, das photoelektrische Ausgangssignal in einen Vektor umzuwandeln, dessen Phase einfach in der Reihenfolge der Anordnung der Elemente zu-oder abnimmt. Selbst in diesem Fall ist es jedoch bevorzugt, daß der ausgegebene zusammengesetzte Vektor so reguliert wird, daß er bei gleichförmiger Beleuchtung gleich Null ist.

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Leerseite

Claims

PATEiNTANW?;UTE A. GRÜNECKER

DK=L-ING.

H. KINKELDEY

DR-WO.

W. STOCKMAIR

OH-MO. ■ ** ICALTCO*

K. SCHUMANN

OR HER NAT-- DtPL-PHVS

P. H. JAKOB

OR-IN&

G. BEZOLO

8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE

10. Nov. 1978

NIPPON KOGAKU K.K.

2-3» Marimouchi 3-chome, Chiyoda-ku, Tokyo, Japan

P A TE NTANSPRtiCHE

Vorrichtung zum Ermitteln der Verschiebung eines optischen Bildes durch ein optisches System, das das Bild erzeugt, in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zur optischen Achse des optischen Systems, gekennzeichnet durch eine Reihe (2) von lichtempfindlichen Elementen (P), die eine Vielzahl von lichtempfindlichen Elementen umfaßt, die in der Bildebene oder in der Nähe der Bildebene des optischen Systems (L) angeordnet sind, durch eine Einrichtung (8,1o), die ein elektrisches Ausgangssignal (IS) erzeugt, das auf die Verschiebung des optischen Bildes in der Richtung der Anordnung der lichtempfindlichen Elemente ansprechend nach Maßgabe der Ausgangssignale der lichtempfindlichen Elemente der Reihe eine Phasenverschiebung zeigt, durch eine den Signalbeitrag herabsetzende Einrichtung (4) , die den Beitrag der Ausgangssignale (f) derjenigen lichtempfindlichen Elemente, die sich in der Nähe der gegenüberliegenden Enden

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(oao) aaaeea telex οβ-aoaeo Telegramme monapat tklekopierer

der Reihe befinden, auf das elektrische Ausgangssignal herabsetzt, und durch eine Detektoreinrichtung (18,4ο), die die Verschiebung des optischen Bildes aus der Phaseninformation des elektrischen Ausgangssignals der dieses Signal erzeugenden Einrichtung ermittelt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Signalbeitrag herabsetzende Einrichtung den Beitrag der Ausgangssignale der lichtempfindlichen Elemente auf das elektrische Ausgangssignal in die Richtung auf die gegenüberliegenden Enden der Reihe zu allmählich herabsetzt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Maß der Herabsetzung des Signalbeitrags der den Signalbeitrag herabsetzenden Einrichtung so festgelegt ist, daß das elektrische Ausgangssignal gleich Null wird, wenn ein optisches Bild mit gleichförmiger Lichtverteilung auf die Reihe der lichtempfindlichen Elemente projiziert wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die das elektrische Ausgangssignal erzeugende Einrichtung eine Vektoreinrichtung (8), die die Ausgangssignale der lichtempfindlichen Elemente in der Reihenfolge ihrer Anordnung mit Vektorgrößen multipliziert, deren Phase der Reihe nach zunimmt, und die die Ausgangssignale der lichtempfindlichen Elemente in einen Vektor umwandelt, und eine Addiereinrichtung (1o) aufweist, die die in einen Vektor umgewandelten Ausgangssignale der lichtempfindlichen Elemente addiert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vektoreinrichtung die Ausgangssignale der lichtempfindlichen Elemente mit Vektorgrößen multipliziert, deren Phasen jeweils in der Reihenfolge der Anordnung der Elemente um 2 ff/N zunehmen, wobei N eine natürliche Zahl kleiner

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als die Anzahl der lichtempfindlichen Elemente ist, die die Reihe dieser Elemente bilden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch N AdditionsSchaltungen (6), die die Ausgangssignale des jeweils N-ten lichtempfindlichen Elementes in der Reihenfolge der Anordnung der lichtempfindlichen Elemente addiert, wobei die Vektoreinrichtung die Ausgangssignale der Addierschaltung mit der Vektorgröße multipliziert.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den Signalbeitrag herabsetzende Einrichtung die Verteilung des Ausmaßes der Beitragsherabsetzung dadurch erreicht, daß allmählich die Lichtempfangsfläche der Vielzahl der lichtempfindlichen Elemente in der Nähe der gegenüberliegenden Enden der Elementenreihe auf diese gegenüberliegenden Enden zu abnimmt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der lichtempfindlichen Elemente in der Richtung ihrer Anordnung gleich groß ist und daß die Lichtempfangsfläche dadurch abnimmt, daß die Länge der lichtempfindlichen Elemente in der Nähe der gegenüberliegenden Enden in einer Richtung senkrecht zur Richtung der Anordnung auf die gegenüberliegenden Enden der Elementenreihe zu allmählich abnimmt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der lichtempfindlichen Elemente, die sich an den gegenüberliegenden Enden der Reihe befinden, so bestimmt ist, daß die gegenüberliegenden Enden der Elementereihe im wesentlichen auf einen einzigen Punkt aufeinander zulaufen.

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10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den Signalbeitrag herabsetzende Einrichtung ein Filter (28) ist, das vor der Lichtempfangsfläche der Elementenreihe angeordnet ist^und daß das Filter eine derartige Durchlässigkeitsverteilung hat, daß die Durchlässigkeit allmählich auf die gegenüberliegenden Enden der Elementenreihe zu abnimmt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den Signalbeitrag herabsetzende Einrichtung eine Vielzahl von Verstärkereinrichtungen (3o) zum Verstärken der Ausgangssignale der Vielzahl der lichtempfindlichen Elemente in der Nähe der gegenüberliegenden Enden aufweist, und daß die Verstärkungsfaktoren dieser Verstärkereinrichturigen, die den lichtempfindlichen Elementen in der Nähe der gegenüberliegenden Enden der Elementenreihe zugeordnet sind, allmählich auf die gegenüberliegenden Enden der Reihe zu abnehmen.

T2. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedes lichtempfindliche Element so geformt ist, daß die Grenzlinie zwischen benachbarten lichtempfindlichen Elementen bezüglich einer geraden Linie schräg verläuft, die senkrecht zur Richtung der Anordnung der Elemente liegt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (^) der Projektion der Grenzlinie auf die Richtung der Anordnung der Elemente die Beziehung d/2N 4z I £ d/2 erfüllt, wobei ddas N-fache der Breite der lichtempfindlichen Elemente in der Richtung ihrer Anordnung ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine optische Einrichtung (82), die die Lichtverteilung des optischen Bildes in einer Richtung senkrecht zur Richtung der Anordnung der lichtempfindlichen Elemente gleichförmig macht.

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15. Vorrichtung nach Anspruch Ii, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Einrichtung eine zylindrische Linse aufweist und das optische Bild in der Richtung der Anordnung der Elemente auf die Elernentenreihe im wesentlichen scharf abbildet, das Bild jedoch in der dazu senkrechten Richtung unscharf macht.

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